分布式光伏發(fā)電接入對配電網(wǎng)諧波特性的影響探討

劉艷

摘要：因配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、光伏接入及位置的多樣性，會給配網(wǎng)的諧波分析產(chǎn)生影響，所以需要對配電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計、控制、運營進行換代、升級才可以更好地適應(yīng)新型分布光伏發(fā)電術(shù)應(yīng)用。文章介紹了配電網(wǎng)接入分布光伏發(fā)電對諧波的影響，并制定了相應(yīng)的管制辦法，確保配電網(wǎng)接入分布式電源后穩(wěn)定、安全的運行。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；配電網(wǎng)；諧波特性；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；電務(wù)系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM712 文章編號：1009-2374（2017）10-0195-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.098

伴隨全球能源短缺、環(huán)境污染等加深，分布光伏發(fā)電術(shù)憑借清潔無污、資源的豐富等特點贏得社會普遍關(guān)注及國家相關(guān)政策大力支持。光伏發(fā)電相關(guān)系統(tǒng)經(jīng)逆變器等電力、電子設(shè)備并到電網(wǎng)中，形成諧波流到配電網(wǎng)，影響配電網(wǎng)的諧波。其中配電網(wǎng)諧波種類比較多，會展現(xiàn)多分布的參數(shù)特點，進而導(dǎo)致多接入點的分布式光伏配電網(wǎng)諧波放大特點、傳輸特點變得繁雜。因此，在接入分布式光伏發(fā)電后絕不能忽略其對配電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的影響。

1 分布光伏發(fā)電配電諧波相關(guān)機理

分布光伏發(fā)電相關(guān)系統(tǒng)并網(wǎng)時，其諧波注入電網(wǎng)內(nèi)污染到配電網(wǎng)的諧波。其光伏電源等效內(nèi)阻為無窮大諧波的電流源，其中配電網(wǎng)相關(guān)結(jié)構(gòu)、光伏并網(wǎng)點、多點或單點接入法、母線的短路容量差異均會對分布式光伏配電網(wǎng)的諧波傳輸與放大性能造成影響。此外，配電網(wǎng)相關(guān)背景諧波可能造成光伏并網(wǎng)點的諧波水平出現(xiàn)加劇，配電網(wǎng)中在接入分布光伏發(fā)電的系統(tǒng)后，接入方法、實際位置會影響配電網(wǎng)相關(guān)諧波，所以創(chuàng)建分布式光伏發(fā)電配電網(wǎng)電路來分析諧波分布的特點與傳輸特性。

在配電網(wǎng)中接入幾個分布式光伏之后，因為各個分布式的光伏控制均是獨立的存在，所有產(chǎn)生諧波電流相角也不一樣，常規(guī)電流源和諧波電流疊加的原理則一樣，疊加后諧波的電流是所有諧波源的電流矢量和。光伏發(fā)電諧波電流大部分是經(jīng)過配電主干線流到公共網(wǎng)中，諧波電流不會自負荷節(jié)點流，接入點和配電線末端較近，其諧波電流自接入點后配電主干支路的流過量會越小。末端接入的分布光伏時，諧波電壓最高的位置是光伏并網(wǎng)點，因而末端不易接入。

2 分析接入分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)諧波造成的影響

2.1 不同接入位置對諧波造成的影響

配電網(wǎng)中接入位置、方式不同的分布式光伏電源均會影響到電能的質(zhì)量，在接入分布式光伏電源時需考慮各個位置對諧波產(chǎn)生的不同影響。在接入容量、方法、諧波源的模型沒有發(fā)生變化時，分布光伏的位置和系統(tǒng)母線距越近，其線路的整體諧波畸變就越低，但如果最大諧波的電壓畸變點在線路的末端節(jié)點位置，需要考慮配網(wǎng)負荷中有無非線性負荷的存在，如果在系統(tǒng)內(nèi)會存在諧波的電流注入。所以當線路節(jié)點相關(guān)電壓有沒有達到標準進行判斷時可由線路末端的電壓畸變值判斷，得出正確結(jié)果。改變接入的位置主要為經(jīng)對于基波電壓改變后影響其諧波注入相關(guān)水平，接入容量無超負荷總?cè)萘繒r，沿線電壓呈現(xiàn)降低趨向，即分布式光伏電源接在首端位置時所接入的點基波電壓就會比接在尾端時高。但是對恒功率相關(guān)模型的光伏電源來說，如果基波電壓越高則基波的電流越小，因此如果接入位置近尾端，注入PCC的點諧波相關(guān)電流越大，同樣反之，當接入光伏的電源位置越靠近其系統(tǒng)母線，則注入PCC的諧波電流就越小。若要降低諧波的畸變率，則不能在線路尾端接入分布式光伏電源，可接在線路負荷相對較重的中間節(jié)點位置。

2.2 分散方式對諧波造成的影響

在配電網(wǎng)中接入分布式光伏電源時，考慮到資源分布和用戶的具體需求等問題，對分布式光伏進行具體規(guī)劃時難以將其聚集在同一負荷點，如果接入的容量比較大，往往會分布在各個節(jié)點。另外，根據(jù)負荷比例和平均接入的整體諧波水平均比隨機接入高的情況來看，導(dǎo)致該情況產(chǎn)生的因素主要有兩點，隨機接入時接在首端容量比較大，從接入位置分析接入位置及系統(tǒng)母線較靠近能減少諧波的注入水平，同時可將光伏逆變相關(guān)電源當成小諧波源，諧波源間諧波體現(xiàn)其疊加關(guān)系，其中兩臺諧波源靠較近其相角會較近，以線性相關(guān)疊加形式展現(xiàn)。若單點量多會發(fā)生相角的正負抵消，其注入諧波會小于分散接入時注入的諧波。

2.3 負荷輕載對諧波造成的影響

在配電網(wǎng)中實際光伏出力與配網(wǎng)負荷實時都在發(fā)生變化，變化的幅度均比較大，而且國標中嚴格控制著節(jié)點電壓的畸變率和注入的PCC點諧波電流，所以需將比較極端的狀況也考慮在其中，避免注入諧波高出國標限值范圍。通過具體實驗發(fā)現(xiàn)重載時，饋線諧波比輕載時高，造成該現(xiàn)象的原因是：一是負荷輕載線電壓逐漸出現(xiàn)升高，功率定時其光伏電源諧波的基波電流降低，而諧波電流隨之降低，同時依據(jù)整體相關(guān)情況發(fā)現(xiàn)負荷輕載可造成諧波的水平下降；二是負荷自身屬于諧波源，其輕載負荷的注入諧波相關(guān)電流比較小，逆變器相關(guān)諧波電流比負荷電流高，其不會造成比較大效果影響，但諧波水平不會出現(xiàn)惡化的情況。

3 結(jié)語

作為可再生新型能源，分布式光伏發(fā)電有著勢不可擋的發(fā)展、上升趨勢。當配電網(wǎng)系統(tǒng)中接入分布式光伏發(fā)后，單電源相關(guān)輻射狀網(wǎng)會變?yōu)楸椴加脩簟㈦娫粗卸嘣吹幕ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)，而電能質(zhì)量的特性也會變得更復(fù)雜。通過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)分布式的光伏于并網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生電壓的閃變較小，其電壓閃變與波動程度和光伏功率大小、電網(wǎng)的短路容量有關(guān)，有效掌握其分布光伏發(fā)電相關(guān)接入對于配電網(wǎng)諧波特性的影響及因素，可有效發(fā)揮并提高其在配電網(wǎng)實際應(yīng)用價值。

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（責(zé)任編輯：小 燕）